張壯偉

（中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所 河北石家莊 050000）

引言

我國社會的發(fā)展與工業(yè)化程度密切相關(guān)，工業(yè)化的主體是各類工業(yè)企業(yè)，其在生產(chǎn)過程中都面臨著廢水處理達(dá)標(biāo)困難、用水量大回用率低等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生水污染問題以及造成局部地區(qū)水資源的短缺。工業(yè)生產(chǎn)過程中的諸多環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生工業(yè)廢水，其中生產(chǎn)工藝、設(shè)備冷卻、純水制備等環(huán)節(jié)是工業(yè)廢水的主要來源，尤其是生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水中含有大量的諸如酸、堿等有害物質(zhì)[1]。相較于其他類型的工業(yè)企業(yè)，如：電子企業(yè)由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，使用的有害化學(xué)物質(zhì)多，所以在實際生產(chǎn)過程中將會產(chǎn)生多種有害物質(zhì)的工業(yè)廢水，從而為工業(yè)廢水有效處理帶來困難。因此，電子企業(yè)應(yīng)該在高度重視工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放基礎(chǔ)上，通過污水深度治理利用來實現(xiàn)工業(yè)廢水的循環(huán)再利用，從而降低廢水排放污染環(huán)境風(fēng)險以及促使水資源短缺等問題得以有效解決。

1 工業(yè)廢水循環(huán)利用的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工業(yè)廢水循環(huán)利用效率不高

相較于其他發(fā)達(dá)國家研發(fā)的工業(yè)廢水循環(huán)利用技術(shù)及實際應(yīng)用情況，我國在這方面的意識還比較薄弱，而且與有效處理工業(yè)廢水相關(guān)的技術(shù)和能力等還有待完善。除此之外，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)還沒有對工業(yè)廢水循環(huán)利用引起重視，更多的是滿足工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放要求。就電子企業(yè)而言其中小型企業(yè)由于自身生產(chǎn)規(guī)模較小以及流動資金相對短缺等原因，缺乏專業(yè)人員關(guān)注工業(yè)廢水處理和循環(huán)利用，其大型企業(yè)則為了降低在處理工業(yè)廢水方面的成本而未考慮工業(yè)廢水循環(huán)利用，從而降低電子企業(yè)工業(yè)廢水循環(huán)利用的效率。

1.2 工業(yè)廢水循環(huán)利用方法選擇不當(dāng)

從我國處理工業(yè)廢水的發(fā)展現(xiàn)狀看來，對于在工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢水，大多數(shù)的工業(yè)企業(yè)都會選擇當(dāng)前最常用的工業(yè)廢水處理技術(shù)對其進(jìn)行相應(yīng)的處置。工業(yè)廢水循環(huán)利用處理是一種復(fù)雜、綜合性的先進(jìn)系統(tǒng)，不是單一的技術(shù)和方法，而且同樣的技術(shù)和方法并不適用于所有的類似工業(yè)企業(yè)，需要對具體情況進(jìn)行分析。然而大多數(shù)工業(yè)企業(yè)對工業(yè)廢水的循環(huán)利用處理技術(shù)和工藝不甚了解，已經(jīng)實施的工程在實際中也遇到運行不穩(wěn)定等問題，很多的技術(shù)和方法都有一定的局限性，導(dǎo)致很多企業(yè)沒有能充分與自身實際生產(chǎn)情況相結(jié)合做出正確的決定，導(dǎo)致盲目選擇使用某項技術(shù)企圖實現(xiàn)循環(huán)利用。如此，在對工業(yè)廢水循環(huán)利用的過程中將會導(dǎo)致廢水污染環(huán)境風(fēng)險增高，循環(huán)利用處理的技術(shù)和方法推動遲緩，從而不利于工業(yè)廢水循環(huán)利用處理的發(fā)展。

1.3 工業(yè)廢水水質(zhì)情況復(fù)雜，相同處理工藝不一定適用于同類企業(yè)

工業(yè)廢水處理循環(huán)利用主要有兩種途徑。第一種是利用工業(yè)廢水處理循環(huán)利用技術(shù)，工業(yè)廢水在經(jīng)過相關(guān)設(shè)施的處理后達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，隨后再應(yīng)用RO混床或者是軟化器等設(shè)備的再次處理使其達(dá)到了能夠再次回歸工業(yè)生產(chǎn)線上的軟化水的標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)了對于工業(yè)廢水處理循環(huán)利用，不僅有利于節(jié)約水資源，還能夠防止水污染。第二種在處理工業(yè)廢水的過程中只需使其達(dá)到非飲用水的標(biāo)準(zhǔn)利用到相關(guān)的設(shè)施即可，這種處理過后得到的水可應(yīng)用于噴灑除塵以及清洗設(shè)備等。從已有的介紹工業(yè)廢水循環(huán)利用的文章看，不同種類的工業(yè)企業(yè)在工業(yè)廢水循環(huán)利用的處理工藝差異較大。例如：電子工業(yè)企業(yè)采用的多是金屬回收技術(shù)以及反滲透技術(shù)等；而建筑工業(yè)企業(yè)則多用生物制劑增效法來處理工業(yè)廢水。此外，同類工業(yè)企業(yè)采用的工業(yè)廢水循環(huán)利用的方法不盡相同，已證明有效的循環(huán)利用方法在不同類企業(yè)中的應(yīng)用也較少，故未形成標(biāo)準(zhǔn)化和穩(wěn)定化的循環(huán)利用技術(shù)方案，導(dǎo)致循環(huán)利用技術(shù)推廣不夠。

1.4 廢水排放監(jiān)管存在多頭管理情況,監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

目前污水排放的監(jiān)管,城市排水管理部門和生態(tài)環(huán)境部門都有監(jiān)管的職責(zé),只是監(jiān)管的重點不同,市政部門有排水的許可管理,而生態(tài)環(huán)境部門有排污的許可管理,兩者都是針對廢水排放的管理,但是執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)確不盡相同,排污管理更加注重的是工業(yè)廢水的處理及達(dá)標(biāo)排放,排水管理部門注重的是生活污水和工業(yè)污水是否排入市政污水管網(wǎng),以及是否滿足要排入的污水處理廠的處理要求。因此國家監(jiān)管部門要做好管理銜接，廢水管理要多部門齊抓共管才能更好的實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放管理，需要多個方面人員的配合，國家應(yīng)加大監(jiān)管力度，通過健全完善監(jiān)管制度，讓用水企業(yè)不要存在僥幸心理，通過水費價格調(diào)節(jié)等機(jī)制的建立，進(jìn)一步引導(dǎo)企業(yè)從源頭采取節(jié)水和減排，優(yōu)化廢水處理的工藝，將廢水污染物的總量控制與污水處理廠的達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)統(tǒng)一，避免出現(xiàn)企業(yè)排放的廢水污染物濃度低于污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致污染物總量核算不科學(xué)的情況，將污水處理廠執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)企業(yè)執(zhí)行的廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一起來，采取更科學(xué)的方式來衡量污染物實際的排放量和管控的排放量，實現(xiàn)既能有效管理企業(yè)的廢水排放，又能合理的投資建設(shè)污水處理設(shè)施，避免重復(fù)投資帶來的浪費，真正實現(xiàn)對水環(huán)境的保護(hù)，以及對人類飲水安全的保障。

2 工業(yè)廢水處理循環(huán)利用方法及應(yīng)用場景

2.1 重金屬回收技術(shù)

重金屬回收主要包括對環(huán)境危害大、對人員有危害的鋅、鎳、鉻、銅和金等物質(zhì)，電子企業(yè)在其半導(dǎo)體工藝及電子電鍍中主要使用的重金屬有鎳、鉻、金和類金屬砷等，而且有很高的回收利用價值。目前的重金屬回收技術(shù)主要研究是膜電解法等。膜電解是一種由電位差驅(qū)動的直流電場，它將離子的物質(zhì)從溶液中移動到預(yù)定的方向，并利用膜通過電荷離子的選擇性及滲透性來限制帶電離子，最終電解，是電解與膜分離技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過電極反應(yīng)是廢水處理和回收有用物質(zhì)的常用方法。膜電解過程幾乎不消耗化學(xué)藥品，特別適宜處理高濃度的廢水，具有多功能、能源利用率高、可控性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好等特點。廢水處理中，離子膜電解技術(shù)在電極氧化中起著重要作用，由于正離子通過離子交換膜收集在陰極室中，在分解過程中去除污染物，回收有用物質(zhì)，實現(xiàn)污染控制和資源回收的雙重目標(biāo)。采用該方法處理人造金剛石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的Ni2+廢水，從陰極中直接回收鎳78%以上，其處理時間6h，初始電壓2.5V，Cr6+為50mg/L，pH 值為7時，可以把Cr6+的濃度處理到小于0.5 mg/L，達(dá)到效果良好，達(dá)到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.2 反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作[3]。在國際上得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的高效節(jié)能功能，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，該技術(shù)在工業(yè)廢水處理工程中的應(yīng)用，證明了穩(wěn)定性和各項性能指標(biāo)的可行性。目前，我國電子工業(yè)廢水處理工藝采用了離子交換、吸附、滲透等多種處理技術(shù)，各種技術(shù)的應(yīng)用原理是不同的，而反滲透技術(shù)具有高效的工業(yè)廢水處理效果，許多重金屬離子滲透技術(shù)主要是利用外力的優(yōu)勢，利用膜過濾廢水中的金屬離子和其他有害物質(zhì)。為了在實際應(yīng)用過程中達(dá)到物料分離的最終分離目的，必須建立分離條件并加以掌握，并根據(jù)工藝性能進(jìn)行個性化設(shè)計。首先，由于外界容量的明確要求，作用力大于溶液中的滲透壓，且壓差越大，分離效率越高，滲透膜具有良好的滲透性。其次，靈活利用專有的分離性能，將分離的作用分為合理的滲透性和選擇性，分離作用完全發(fā)揮，普通膜的表面直徑必須小于1nm，有效過濾1nm 范圍內(nèi)的大部分離子，提高分離效率。反滲透技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和創(chuàng)新，如在超純水生產(chǎn)、海水軟化、過濾分離等領(lǐng)域，工藝逐漸成熟，充分發(fā)揮了脫色均勻、脫鹽效果好的效益和技術(shù)優(yōu)勢，總堿度、鈉離子和離子的去除率達(dá)到95%。它是一種廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)廢水循環(huán)利用的技術(shù)。

2.3 膜生物反應(yīng)技術(shù)

膜生物反應(yīng)就是指膜分離還有重新組合等一系列過程，當(dāng)生物膜處于某些特殊環(huán)境內(nèi)時就能夠進(jìn)行分離，同時膜在完成分離之后還可以和其他類型的組件再次結(jié)合進(jìn)而變成新型小單元。通過生物單元便可以做到多類型組合以及排列，從而實現(xiàn)生物分離的目標(biāo)，并處于生物分離這一特殊的狀態(tài)。膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)即反應(yīng)器與沉淀池中的配置還有構(gòu)建，就膜生物反應(yīng)整合的過程而言，其本質(zhì)為膜生物分離以及結(jié)合。在處理工業(yè)廢水的諸多技術(shù)中，膜生物反應(yīng)器技術(shù)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)。這項技術(shù)實現(xiàn)了膜分離技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)以及物理處理技術(shù)三者的充分融合，專門應(yīng)用于對工業(yè)廢水的處理工作中。而膜生物反應(yīng)器技術(shù)中的缺氧池、好氧曝氣區(qū)、化學(xué)清洗池、膜分離池以及反洗系統(tǒng)這五項系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的全面完整性而得以有效運作，而該項技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對前三個核心系統(tǒng)的有效管控。好氧曝氣區(qū)的作用在于浸放由中空纖維膜組成的膜組件[4]。由于中空纖維膜的孔徑僅有零點二微米，具有良好的過濾細(xì)菌的功能，所以能夠有效規(guī)避細(xì)菌侵入而產(chǎn)生的各種污染。工業(yè)廢水在經(jīng)過過濾處理后，集水管會實現(xiàn)對其的統(tǒng)一聚集，然后再進(jìn)行統(tǒng)一的排放。如此，處理過后的工業(yè)廢水不僅實現(xiàn)了水與泥的有效分離，還能夠徹底清除藻類、細(xì)菌以及有機(jī)物等物質(zhì)。因此，中空纖維膜是膜生物反應(yīng)器技術(shù)中的重要組成部分，極大影響到該項技術(shù)能夠發(fā)揮出其應(yīng)有的價值，所以必須通過化學(xué)反洗以及水反洗等方式定期維護(hù)中空纖維膜，從而確保其透水功能的有效發(fā)揮。

2.4 臭氧化處理技術(shù)

臭氧化處理技術(shù)主要運用臭氧來實現(xiàn)對工業(yè)廢水消毒和凈化等處理工作。這是因為其中的臭氧具有非常強(qiáng)的氧化功能，因此臭氧也可以在各種環(huán)境保護(hù)中被大力推廣和廣泛應(yīng)用。臭氧化處理工藝相較于其他傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)來說具有以下三個方面的優(yōu)勢。首先，臭氧化處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多段臭氧化工藝之間的串聯(lián)，從整體上看其推流形式的應(yīng)用以致于硝化液不需要再回流。如此，在處理工業(yè)廢水的實際操作中就可以有效降低運行成本。通過專家相關(guān)的研究分析可以得出，如果污泥回流比不超過零點五時，在應(yīng)用臭氧化處理技術(shù)處理工業(yè)廢水時就不需要硝化液回流，而在此情況下工業(yè)廢水中的百分之八十五的總氮就能夠得以有效清除。至于傳統(tǒng)的廢水處理工藝僅能對總氮的百分之四十予以消除。其次，傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)還需再提升污泥回流量以及二沉池負(fù)荷，而臭氧化處理技術(shù)能夠在不進(jìn)行上述操作的情況下不僅能有效提高系統(tǒng)處理污泥濃度的平均值，還能夠?qū)腆w物在系統(tǒng)中的停留時間進(jìn)行有效延長，如此，將在單位池容中增強(qiáng)處理污染物的能力，并且實現(xiàn)對池容的節(jié)省，從而有效減少在購置和安裝工業(yè)廢水處理設(shè)備方面投入的資金。最后，有機(jī)碳是工業(yè)廢水的重要組成部分，當(dāng)其進(jìn)入缺氧段時將會被有效講解，而在臭氧段后將會提高繁殖異養(yǎng)菌的速度，從而有利于硝化菌的生存。

結(jié)語

綜上所述，工業(yè)廢水處理循環(huán)利用通過對工業(yè)廢水進(jìn)行相關(guān)處理后能夠被再次使用于工業(yè)生產(chǎn)線或是其他用途中，不僅有利于有效解決工業(yè)用水的問題，還能夠有效緩解水質(zhì)污染問題等等。而為了實現(xiàn)科學(xué)高效的工業(yè)廢水處理循環(huán)再利用，需要先進(jìn)技術(shù)和專業(yè)設(shè)備的支撐。因此，國家要加強(qiáng)對研發(fā)先進(jìn)技術(shù)和完善裝置設(shè)備的引導(dǎo)，加大對這方面的支持力度，而與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的企業(yè)也應(yīng)大力引進(jìn)并且充分利用工業(yè)廢水處理循環(huán)利用技術(shù)，同時，完善廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一工作，使得企業(yè)合理的投入污水處理設(shè)施，既能夠減少排放量，又能節(jié)約新鮮水用量。如此，不僅有利于促使自身謀取更多的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)最大化的社會效益，實現(xiàn)最大化的資源和環(huán)境效益。